EMC设计检查建议，让PCB layout达到最佳性能

EMC：Electro Magnetic Compatibility的简称，也称电磁兼容，各种电气或电子设备在电磁环境复杂的共同空间中，以规定的安全系数满足设计要求的正常工作能力。

本章对于 RK3588产品设计中的 ESD/EMI防护设计及EMC的设计检查给出了建议，帮助大家更好的提高产品的抗静电、抗电磁干扰水平。

EMC设计检查建议

按照设计流程，一个产品Layout完成之后，需要进入严格的评审环节，所设计的产品是否满足ESD或者EMI防护设计要求，撇开原理图设计，PCB设计一般需要我们从PCB布局和PCB布线两个方面进行审查，本小节就这两方面的检查做了建议，读者可以此作为审核PCB Layout人员的PCB的参考标准。

EMC设计布局检查建议

1、整体布局检查建议

1）模拟、数字、电源、保护电路要分开，立体面上不要有重叠；

2）高速、中速、低速电路要分开；

3）强电流、高电压、强辐射元器件远离弱电流、低电压、敏感元器件；

4）多层板设计，必须要有单独的电源平面和地平面；

5）对热敏感的元件（含液态介质电容、晶振）尽量远离大功率的元器件、散热器等热源。

2、接口与保护布局检查建议

1）一般电源防雷保护器件的顺序是：压敏电阻→保险丝→抑制二极管→EMI滤波器→电感或者共模电感，对于原理图缺失上面任一器件进行顺延布局；

2）一般对接口信号的保护器件的顺序是：ESD(TVS管)→隔离变压器→共模电感→电容→电阻，对于原理图缺失上面任一器件进行顺延布局；

3）电平变换芯片（如RS232）要靠近连接器的位置(如串口)放置；

4）易受ESD干扰的器件，如NMOS、CMOS器件等，要尽量远离易受ESD干扰的区域（如单板的边缘区域）。

3、时钟电路布局检查建议

1）时钟电路的滤波器(尽量采用“∏”型滤波)要靠近时钟电路的电源输入管脚；

2）晶体、晶振和时钟分配器的布局要注意远离大功率的元器件、散热器等发热的器件；

3）晶体、晶振和时钟分配器与相关的IC器件要尽量靠近；

4）晶振距离板边和接口器件要大于1inch的距离。

4、开关电源布局检查建议

1）开关电源要远离AD\DA转换器、模拟器件、敏感器件、时钟器件；

2）严格按照原理图的要求进行布局，不要将开关电源的电容随意放置；

3）开关电源布局要紧凑，输入\输出要分开。

5、电容与滤波器件布局检查建议

1）原则上每个电源管脚放置一个0.1uf的小电容、一个集成电路放置一个或多个10uf大电容，可以根据具体情况进行增减；

2）电容务必要靠近电源管脚放置，而且容值越小的电容要越靠近电源管脚；

3）EMI滤波器要靠近芯片电源的输入口。

6、叠层检查建议

1）多层板（四层以上）至少有一个连续完整的地平面用来控制PCB的阻抗和信号质量；

2）电源平面和地平面靠近放置；

3）叠层尽量避免两个信号层相邻，如果相邻加大两个信号层的间距，并且布线时应该错位布线，不能重叠布线，否侧后期布线可能会引起串扰的产生；

4）避免两个电源平面相邻，特别是由于信号层铺电源而导致的电源平面相邻；

5）外层铺地。

7、其他设计检查建议

1）整机设计为浮地设备时，建议各接口不要分地设计；

2）机器外壳为金属时，电源是三孔，要求金属外壳必须良好连接大地。

EMC设计布线检查建议

1、整体布线检查建议

1）关键信号线走线避免跨分割

我们PCB中的信号都是阻抗线，是有参考的平面层，对于设计的关键信号避免跨分割的现象出现，否则会导致信号阻抗的突变，导致信号完整性问题的出现。如图10，描述了信号跨分割的现象。

图10 信号跨分割

2）相同功能的总线要并行走、中间不要夹叉其它信号，如果空间允许可以进行包地处理；

3）关键信号线走线避免“U”型或“O”型；

4）关键信号线走线不要人为的绕长(以最短路径进行走线)；

5）关键信号线需要距离边沿和接口400mil以上；

6）晶振下面所有层都不能走线；

7）开关电源下面不能走线，特别是电感或转换芯片下方；

8）接收和发送信号要分开走，不能互相交叉布线。

2、隔离与保护

1）浪涌抑制器件（TVS管、压敏电阻）对应的信号走线尽量表层，短且粗（一般10mil以上）；

2）不同接口之间的走线要清晰，不要互相交叉布线；

3）接口线到所连接的保护和滤波器件布线要尽量短；

4）接口线必需要先经过保护或滤波器件再到信号接收芯片；

5）接口器件的固定孔要接到保护地上，连接到机壳的定位孔、扳手要直接接到信号地；

6）变压器、光耦等器件的输入输出地要分开处理（两端使用不同的GND）；

3、时钟布线

1）超过1inch的时钟线尽量走在内层，时钟线采用立体包地处理；

2）时钟线换层为不同的地参考平面需要增加回流地过孔；

3）时钟线不允许跨分割；

4）时钟线与其它信号线的间距达到5W，空间允许的情况下可以进行包地处理。

5）时钟电路的电源走线需要加宽或铺铜处理；

4、其他

1）保护地和信号地之间的间距大于80mil；

2）DC48V的爬电间距是否为80mil以上；

3）电源平面要比地平面内缩“20H”（H为电源和地平面的距离），一般情况地内缩20mil，电源需要内缩60mil，并间隔150mil打地过孔；

4）布线要避免出线Stub线，Stub线就是俗称的线头或歪线, 或者说信号没打算经过的路径；

 

5）AC220V的爬电间距最少为300mil，具体可以查爬电间距规格表；

6）差分走线可以抑制共模干扰；

7）敏感的信号线必须采用包地处理，包地线每隔200mil增加一个GND孔。

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